第五章

基因突變及其他變異

第2節(jié)

染色體變異(第二課時(shí)

染色體數(shù)目的變異)本節(jié)內(nèi)容人工誘導(dǎo)多倍體的原理及方法低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)多倍體育種--三倍體無子西瓜的培育典型習(xí)題

課標(biāo)要點(diǎn)1.說出染色體數(shù)目變異的類型。（科學(xué)思維）2、通過識(shí)圖、辨別不同呈現(xiàn)形式的染色體組；理解染色體組的概念（科學(xué)思維）3、描述并區(qū)分二倍體、多倍體、單倍體概念，并能夠準(zhǔn)確運(yùn)用這些術(shù)語，闡明其對(duì)生物的影響。(生命觀念、社會(huì)責(zé)任）4.概述人工誘導(dǎo)多倍體的原理及方法。（社會(huì)責(zé)任）1.染色體數(shù)目的變異。2.染色體組和單倍體的概念。3.低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)。重難點(diǎn)發(fā)育單倍體、二倍體、多倍體的區(qū)別二倍體多倍體生物體受精卵直接發(fā)育成生物體：單倍體雌配子直接發(fā)育成生物體：單倍體雄配子①由受精卵發(fā)育來的個(gè)體，細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組，就叫幾倍體；②而由配子直接發(fā)育來的，不管有幾個(gè)染色體組，都叫單倍體。知識(shí)·回顧多倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。優(yōu)點(diǎn)：多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，

糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。不足：生長慢，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)性差。設(shè)疑：如何人工得到多倍體？知識(shí)·回顧知識(shí)·回顧細(xì)胞分裂的后期染色體移向細(xì)胞兩極的機(jī)制是什么？（1）著絲粒一分為二（2）紡錘絲的牽引一、多倍體形成原因二、人工誘導(dǎo)多倍體的原理及方法低溫或秋水仙素抑制紡錘體的形成染色體不能移向細(xì)胞的兩極導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍導(dǎo)致多倍體繼續(xù)分裂無紡綞絲牽引

染色體數(shù)加倍染色體復(fù)制著絲粒分裂細(xì)胞無法正常分裂低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化1.實(shí)驗(yàn)原理

用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞。2.選材應(yīng)選用能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，否則不會(huì)出現(xiàn)染色體加倍的情況。探究·實(shí)踐3.步驟（1）將蒜/洋蔥在冰箱冷藏室內(nèi)（4℃）放置一周。取出后將蒜/洋蔥放在裝滿清水的容器上方，讓它的底部接觸水面，于室溫（約25℃）培養(yǎng)。待蒜/洋蔥長出約1cm長的不定根時(shí)，將整個(gè)裝置放入冰箱冷藏室內(nèi)，誘導(dǎo)培養(yǎng)48~72h。（2）剪取誘導(dǎo)處理的根尖0.5~1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5~1h。（卡諾氏液：固定細(xì)胞的形態(tài)），然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次。（3）制作裝片（同有絲分裂實(shí)驗(yàn)）探究*實(shí)踐

低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化（3）制作裝片（同有絲分裂實(shí)驗(yàn)）①解離②漂洗③染色④制片鹽酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使組織中的細(xì)胞相互分離開來。清水漂洗，目的是洗去藥液，防止解離過度。用甲紫（龍膽紫）或醋酸洋紅溶液對(duì)染色體染色。放在載玻片上，加清水并用鑷子把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，用拇指輕輕地按壓蓋玻片完成制片。3.步驟（4）觀察先用

尋找染色體形態(tài)好的分裂象；視野中既有

，也有

；確認(rèn)某個(gè)細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用

觀察；低倍鏡正常的二倍體細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞高倍鏡3.步驟[正誤辨析](1)低溫誘導(dǎo)時(shí)溫度越低效果越顯著。(

)(2)用顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞中染色體數(shù)目均已加倍。(

)(3)制作根尖細(xì)胞的臨時(shí)裝片時(shí)，制作基本步驟是解離→漂洗→染色→制片。(

)(4)固定細(xì)胞后所用的沖洗試劑與解離后所用的漂洗試劑是一樣的。(

)××√×1.實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有絲分裂就可能發(fā)育成多倍體植株。秋水仙素（C22H25O6N）是從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取的一種植物堿。它是白色或淡黃色的粉末或針狀結(jié)晶，有劇毒，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意。最常用且最有效的方法2.實(shí)驗(yàn)方法用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。有絲分裂前期3.時(shí)期人工誘導(dǎo)多倍體的方法1.本實(shí)驗(yàn)是否溫度越低效果越顯著？為什么？不是。必須為“適當(dāng)?shù)蜏亍?，以防止溫度過低對(duì)根尖細(xì)胞造成傷害。2.觀察時(shí)是否所有細(xì)胞中染色體均已加倍？為什么？不是。只有少部分細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“染色體加倍”，大部分細(xì)胞仍為二倍體分裂狀況。探究突破3.秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？

秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，都與抑制紡錘體的形成有關(guān)，著絲粒分裂后沒有紡錘絲的牽引作用，因此不能將染色體拉向細(xì)胞的兩極，導(dǎo)致細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍。[歸納總結(jié)]實(shí)驗(yàn)中幾種試劑的使用方法和作用試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h固定細(xì)胞形態(tài)體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗卡諾氏液處理過的根尖洗去卡諾氏液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經(jīng)固定處理的根尖解離根尖細(xì)胞清水漂洗解離后的根尖約10min洗去解離液甲紫溶液把漂洗干凈的根尖放進(jìn)盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min使染色體著色1.關(guān)于低溫誘導(dǎo)洋蔥染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)，下列描述錯(cuò)誤的是(

)A.處于分裂間期的細(xì)胞最多B.在顯微鏡下可以觀察到含有四個(gè)染色體組的細(xì)胞C.在高倍顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞從二倍體變?yōu)樗谋扼w的過程D.低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化與秋水仙素誘導(dǎo)的原理相似對(duì)應(yīng)訓(xùn)練C解析：由于分裂間期持續(xù)時(shí)間最長，故觀察細(xì)胞有絲分裂時(shí)，處于分裂間期的細(xì)胞數(shù)目最多，A正確；低溫可以誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，視野中可以觀察到已經(jīng)被誘導(dǎo)加倍的細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)有四個(gè)染色體組，B正確；細(xì)胞在解離的同時(shí)被殺死，在顯微鏡下不可能看到動(dòng)態(tài)過程，C錯(cuò)誤；低溫與秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的原理都是抑制紡錘體的形成，D正確。2．(多選)下列關(guān)于“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．原理：低溫和秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的原理相同，都是抑制染色體著絲粒分裂B．解離：鹽酸酒精混合液可以使蒜根尖解離C.沖洗：用卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)后，用清水沖洗2次D．觀察：顯微鏡下可以看到大多數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變，少數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)目不變ACD解析：低溫和秋水仙素都能抑制紡錘體的形成，從而使染色體數(shù)目加倍，A錯(cuò)誤；鹽酸酒精混合液可以使蒜根尖解離，B正確；用卡諾氏液固定細(xì)胞形態(tài)后，用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次，C錯(cuò)誤；顯微鏡下可以看到少數(shù)細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生改變，大多數(shù)細(xì)胞染色體數(shù)目不變，D錯(cuò)誤。3．(多選)人們平常食用的西瓜是二倍體，籽粒多，影響口感，瓜農(nóng)通過多倍體育種獲得三倍體的無子西瓜。下列關(guān)于無子西瓜的培育的說法，錯(cuò)誤的是()A.用二倍體的花粉為四倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子B．用二倍體的花粉為三倍體的植株傳粉可獲得三倍體的種子C．秋水仙素與低溫使染色體數(shù)目加倍的原理不相同D．三倍體西瓜的產(chǎn)生是有性生殖的結(jié)果，但本身一般不能進(jìn)行有性生殖BC解析：用二倍體的花粉為四倍體植株傳粉可獲得三倍體的種子，A正確；三倍體的植株在減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子，因此該植株不會(huì)形成種子，B錯(cuò)誤；秋水仙素與低溫使染色體數(shù)目加倍的原理都是抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍，C錯(cuò)誤；三倍體西瓜是二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交產(chǎn)生的，是有性生殖的結(jié)果，但是三倍體西瓜本身有三個(gè)染色體組，在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)紊亂，不能進(jìn)行有性生殖，D正確。雌蕊子房果皮胚珠珠被種皮卵細(xì)胞（1個(gè)）+精子（1個(gè)）極核（2個(gè)）+精子（1個(gè)）受精卵胚受精極核胚乳種子果實(shí)知識(shí)·回顧被子植物的雙受精過程子房壁母本的體細(xì)胞發(fā)育而來2N4N三倍體西瓜種子秋水仙素處理幼苗2N2N♀♂3N2N第一年第二年

種植

種植

傳粉傳粉刺激

果實(shí)發(fā)育3N果皮、種皮4N染色體聯(lián)會(huì)紊亂

無生殖細(xì)胞形成實(shí)例：多倍體育種--三倍體無子西瓜的培育P91自然長成1、為什么用一定濃度的秋水仙素滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？：無籽西瓜的培育——多倍體育種無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂芽尖細(xì)胞有絲分裂旺盛，用秋水仙素作用于正在有絲分裂的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。多倍體育種的原理染色體(數(shù)目)變異2、獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？聯(lián)系第1問，你能說出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？：無籽西瓜的培育——多倍體育種無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂雜交可獲得三倍體植株。

多倍體產(chǎn)生的途徑有：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。：無籽西瓜的培育——多倍體育種無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂三倍體植株不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂，一般情況下不能形成配子，也有可能形成正常的卵細(xì)胞。3、有時(shí)可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，請(qǐng)推測產(chǎn)生這些種子的原因。無籽西瓜的培育——多倍體育種3、無子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？：無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂1.進(jìn)行無性繁殖。將三倍體西瓜植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得大量的組織苗，再進(jìn)行移栽。2.利用生長素或生長素類似物處理未受粉的雌蕊，促進(jìn)子房發(fā)育成無子果實(shí)。5、四倍體植株上結(jié)的西瓜是無子西瓜嗎？：無籽西瓜的培育——多倍體育種無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂四倍體植株上結(jié)的西瓜是含有三倍體種子的有子西瓜。三倍體植株結(jié)的西瓜是無子西瓜。6、兩次傳粉的目的？：無籽西瓜的培育——多倍體育種無子西瓜的培育

二倍體雜交三倍體第一年第二年四倍體二倍體♀♂聯(lián)會(huì)紊亂第一次傳粉：獲得三倍體種子第二次傳粉：促進(jìn)子房發(fā)育成果實(shí)同源多倍體2N4N第一年7.處理后的植株，各個(gè)部位染色體數(shù)目是否都為4N？秋水仙素處理后的莖、葉、花的染色體數(shù)目加倍，而未處理的根細(xì)胞中仍為兩個(gè)染色體組。2N母本父本無籽西瓜的培育2N第一年2N4N果皮____種子的胚_(dá)___種皮____4N3N4N8.為什么要用四倍體植株做母本？①（如做父本）多倍體花粉可育低；②做母本種子產(chǎn)量高;③種皮薄，利于播種無籽西瓜的培育假授粉3N2N母本父本果皮____3N①三倍體植株不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞，因此不能形成種子。（5）三倍體西瓜為什么沒有種子？真的一顆沒有嗎？?聯(lián)會(huì)紊亂②并不是絕對(duì)一顆種子都沒有，其原因是在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，有可能形成正常的卵細(xì)胞。無籽西瓜的培育異源二倍體N1+N2=63

（不可育）N1=32N2=31馬2N1=64驢2N2=62異源二倍體異源二倍體：兩個(gè)染色體組來自不同物種，聯(lián)會(huì)紊亂，不可育。實(shí)例1：普通小麥的形成過程這里的A、B、D代表的是染色體組，而不是基因。異源二倍體幼苗如何處理使其可育？秋水仙素處理異源多倍體育種實(shí)例2：八倍體小黑麥的培育過程第1步：雜交異源四倍體（4N）（ABDR）第2步：染色體加倍注意：這里的A、B、D、R代表的是染色體組，而不是基因。所以，異源四倍體（ABDR）是不可育的